Inżynieria Rolnicza 4(122)/2010 WPŁYW OKRESU PRZECHOWYWANIA NA ZMIANY WŁAŚCIWOŚCI FIZYCHNYCH BULW ZIEMNIAKA Barbara Krzysztofik, Paweł Skonieczny Instytut Eksploatacji Maszyn, Ergonomii i Procesów Produkcyjnych, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Streszczenie. Celem pracy było określenie wpływu różnych odmian ziemniaka na cechy ilościowe i jakościowe bulw ziemniaka w okresie długotrwałego ich przechowywania. W sezonie przechowalniczym 2008/2009 badaniami objęto trzy odmiany ziemniaka tj. Felka, Ibis, Vineta, wykorzystano dwie frakcje wymiarowe bulw tj.: 40-50 mm i powyżej 60 mm. Uzyskane wyniki wykazały, że odmiany różniły się istotnie pomiędzy sobą ubytkami występującymi podczas długotrwałego przechowywania, zawartością suchej masy i wielkością pochłoniętej energii podczas odbicia wahadła. Frakcja wymiarowa bulw oraz długość okresu przechowywania wpływały istotnie na zawartość suchej masy i wielkość energii pochłoniętej podczas odbicia wahadła. Energia skumulowana w bulwach w wyniku uderzenia wahadła była istotnie skorelowana z wielkością ubytków naturalnych i zawartością suchej masy. Słowa kluczowe: ziemniak, ubytki, energia odbicia, straty przechowalnicze Wstęp Przechowywanie ziemniaków jest bardzo ważnym elementem ich produkcji. Zakłada się, że 90% ogólnej masy wyprodukowanych ziemniaków kieruje się do przechowywania lub krótkotrwałego składowania przed ich przerobem [Sowa-Niedziałkowska 2003, 2004]. Najdłużej, bo aż 9 miesięcy przechowuje się bulwy ziemniaka przeznaczone na wyroby smażone (frytki i chipsy) gdyż proces produkcyjny tych wyrobów trwa prawie cały rok. W trakcie długotrwałego przechowywania bulw ziemniaka zachodzą w nich procesy, w wyniku których następują zmiany jakościowe oraz ilościowe [Zgórska, Frydecka- Mazurczyk 1997, Sowa-Niedziałkowska, Gruczek 2002, Sobol 2005, Sobol, Baran 2007, Zgórska, Sowa-Niedziałkowska 2005]. Poza tym bulwy tracą jędrność i przyrostowi ulega zawartość suchej masy. Z ekonomicznego punktu widzenia największe znaczenie wśród zachodzących procesów ma transpiracja [Chourasia i in. 2004, 2006]. Zmiany wynikające z nadmiernej transpiracji bulw ziemniaka negatywnie wpływają na wiele cech decydujących o ich wartości konsumpcyjnej i przetwórczej. Zachowanie cech jakościowych oraz wielkość ubytków masy bulw powodowanych transpiracją, oddychaniem, kiełkowaniem i porażeniem chorobami zależy zarówno od warunków termiczno-wilgotnościowych w pomieszczeniach przechowalniczych, jak i od właściwości odmianowych, czynników agrotechnicznych, warunków i sposobu zbioru, oraz transportu itp. [Adamicki i Czerko 2002]. Celem pracy było określenie zmian ilościowych i jakościowych zachodzących w bulwach trzech różnych odmian ziemniaka w okresie długotrwałego ich przechowywania. 135
Barbara Krzysztofik, Paweł Skonieczny Materiał i metody Badaniami objęto: trzy odmiany ziemniaka tj. bardzo wczesna - Felka Bona, średnio wczesna Ibis i wczesna - Vineta, dla których wykonano po zbiorze ocenę jakości zebranego plonu pod katem zawartość suchej masy oraz energii kumulowanej przez bulwę w wyniku jej uderzania. Do badań wykorzystano dwie frakcje wielkościowe bulw tj. 40-50 i powyżej 60 mm szerokości. Podczas długotrwałego okresu przechowywania (7 mies.) w cyklu comiesięcznym i po jego zakończeniu dla bulw obu frakcji, podobnie jak po zbiorze, określono zawartość suchej masy, straty masy bulw i sprężystość bulw. Badanie energii kumulowanej dokonano z wykorzystaniem penetrometru wahadłowego. Energię spadania wahadła określono zależnością wg wzoru (1): E 0 = mgl(l cosα 0 ) [J] (1) gdzie: E 0 energia spadającego wahadła, g przyśpieszenie ziemskie [m s -2 ], m masa wahadła [kg], l długość wahadła od środka obrotu do środka ciężkości [m], α 0 kat podniesienia wahadła [ o ]. Dla warunków doświadczalnych m = 0,628 [kg], l = 0,218 [m], g = 9,81 [m s -2 ]. Energię odbicia określono wzorem: E 1 = mgl(l cosα 1 ) [J] (2) gdzie: α 1 kąt odbicia wahadła [ o ]. Natomiast energię pochłoniętą (kumulowaną) przez bulwę (E) obliczono jako różnicę obu energii (E 0 E 1 ) i wyrażono w mj. Wszystkie zastosowane metodyki były zgodne z podanymi przez IHAR [1999] oraz Marks i in. [1981]. Wyniki Analiza uzyskanych wyników wskazuje, że bulwy odmiany Felka charakteryzowały się największymi ubytkami w okresie długotrwałego przechowywania (średnie miesięczne wartości wynosiły 5,72%, zaś po siedmiu miesiącach przechowywania aż 10,19%), natomiast u bulw odmiany Vineta odnotowano najmniejsze ubytki, które były średnio na poziomie 3,62 a po 7 miesiącach 6,75%. Tak duże ubytki odnotowane dla bulw odmiany Felka zgodnie z literaturą przedmiotu [Sobol 2006] stanowią poważny problem dla surowca przeznaczonego do przetwórstwa (zwiększają się znacząco straty podczas obierania, natomiast frytki i chipsy maja gorsze walory sensoryczne). Biorąc pod uwagę frakcję wymiarową bulw, stwierdzono, że bulwy o wielkości 40-50 mm charakteryzowały się znacznie wyższymi ubytkami niż bulwy o frakcji wielkościowej powyżej 60 mm i wynosiły średnio 4,68 a po siedmiu miesiącach aż 9,33% dla bulw frakcji mniejszej i odpowiednio 136
Wpływ okresu przechowywania... 4,61 i 6,81%. Wzrost ubytków był wprost proporcjonalny do długości okresu przechowywania, przy czym największy przyrost ubytków nastąpił po pierwszym miesiącu przechowywania, a najmniejszy - po drugim miesiącu przechowywania (tab. 1). Tabela 1. Wartości średnie dla odmian, frakcji i terminów przechowywania w odniesieniu do ubytków [%], suchej masy [%] oraz energii akumulowanej przez bulwę [mj] Table 1. Average values for varieties, fractions and times of storage with reference to losses [%], dry matter [%] and energy accumulated by a tuber [mj] Odmiana Ubytki Sucha masa E [%] [%] [mj] średnie po 7 po 7 po zbiorze średnia po 7 mies. po zbiorze średnia mieś. mies. Felka Bona 5,72 10,19 18,83 19,58 21,36 161,45 166,45 169,24 Ibis 4,87 8,46 20,53 20,75 21,75 162,67 165,06 169,27 Vineta 3,62 6,75 16,13 17,19 17,23 163,78 164,17 165,65 Frakcja 40-50 mm 4,68 9,33 18,31 18,97 20,10 163,10 167,42 170,20 >60 mm 4,62 6,81 18,82 19,38 20,24 162,38 163,04 163,07 Termin przechowywania (miesiące) X 0,00 18,57 163,23 XI 2,96 19,02 163,81 XII 3,20 18,61 164,43 I 4,79 18,91 165,57 II 6,64 19,22 165,79 III 7,33 19,73 166,25 IV 8,26 20,17 166,64 W bulwach odmiany średnio wczesnej, Ibis odnotowano największą zawartość suchej masy, która wynosiła po zbiorze 20,75%, a wzrost w trakcie przechowywania wyniósł 1,23%. Najniższą zawartością suchej masy z trzech badanych odmian charakteryzowały się bulwy odmiany wczesnej Vineta, jak również przyrost suchej masy był najmniejszy i wynosił 1,10%. Odmiana Felka Bona należąca do bardzo wczesnych, charakteryzowała się bulwami o średniej zawartości suchej masy, zaś największym jej przyrostem podczas przechowywania, który wynosił 2,53%. Niższą zawartością suchej masy charakteryzowały się bulwy mniejszej frakcji wymiarowej co jest zgodne z literaturą przedmiotu. Występująca różnica pomiędzy bulwami obu frakcji wyniosła dla stanu po zbiorze 0,51%, a po przechowywaniu zaledwie 0,14%. Podczas przechowywania zawartość suchej masy w bulwach podlega zmianom polegającym początkowo na nieznacznym jej wzroście co jest wynikiem znacznego osuszania i dojrzewania pozbiorowego bulw, następnie spadek i począwszy od 4 miesiąca przechowywania ponowny jej wzrost. Analiza wartości energii skumulowanej przez bulwy badanych odmian w różnych okresach pomiarowych wskazuje, że bulwy odmiany Felka Bona charakteryzowały się najmniejszą początkową, zaś największą średnią energią. Wzrost energii kumulowanej przez bulwy podczas ich siedmiomiesięcznego przechowywania dla bulw tej odmiany wyniósł 7,79 [mj]. Największą początkową energię kumulowały bulwy odmiany wczesnej Vineta, które po przechowywaniu kumulowały wartość najmniejszą. Odnotowana różnica kumulowanej energii pomiędzy zbiorem a po długotrwałym przechowywaniu była najniższa 137
Barbara Krzysztofik, Paweł Skonieczny i wynosiła 1,85 [mj]. Kumulacja energii przez bulwy różnych frakcji wymiarowych była zróżnicowana. Bulwy frakcji mniejszej kumulowały więcej energii, zaś przyrost energii pomiędzy okresem zbioru i po przechowywaniu wynosił dla frakcji mniejszej 7,10 [mj], a dla większej 0.69 [mj]. Kształtowanie się energii kumulowanej w poszczególnych miesiącach przechowywania wskazuje na stopniowy w miarę proporcjonalny jej wzrost. Analiza wariancji w klasyfikacji potrójnej wykazała istotny wpływ odmiany, frakcji wymiarowej bulw i terminu przechowywania na zawartość suchej masy oraz energii akumulowanej przez bulwę. Również wszystkie interakcje były istotne. Natomiast odmiana oraz termin przechowywania istotnie wpływały na ubytki naturalne bulw. Również interakcje odmiana*termin i odmiana*frakcja*termin były istotne (tab. 2). Tabela 2. Wyniki analizy wariancji w klasyfikacji potrójnej. Wpływ odmiany, frakcji, terminu przechowywania z interakcjami Table 2. Results of the analysis of the variance in the triple classification. Impact of the variety, fraction, time of storage with interactions Czynnik Ubytki Sucha masa Energia F p F p F p Odmiana 16,942 0,000 191,049 0,000 3,481 0,031 Frakcja 0,716 0,398 6,348 0,012 42,908 0,000 Termin 56,113 0,000 7,167 0,000 8,604 0,000 Odmiana*frakcja 2,639 0,072 13,433 0,000 9,233 0,000 Odmiana*termin 4,248 0,000 2,572 0,003 5,017 0,000 Frakcja*termin 1,620 0,139 0,644 0,695 3,082 0,006 Odmiana*frakcja*termin 1,920 0,029 1,762 0,051 3,435 0,000 pogrubiono wartości istotne na poziome α=0,05 Szczegółowe zależności istotne w obrębie danego czynnika przedstawiono w formie testu Duncana, którego wyniki zamieszczono w tabelach 3 oraz 4. Zależności regresyjne oraz współczynniki korelacji zamieszczone w tab. 5 wskazują, że pomiędzy wartością energii kumulowanej przez bulwy a zawartością suchej masy i ubytkami występuje dodatnia istotna korelacja. Tabela 3. Wyniki testu Duncana. Wpływ odmiany i frakcji wymiarowej bulw na ubytki masy, zawartość suchej masy oraz wartość energii akumulowanej przez bulwę Table 3. Results of Duncan s test. Impact of the variety and dimensional fraction of tubers on the losses of matter, the content of dry matter and the value of energy accumulated by a tuber Ubytki Sucha masa Energia Odmiana {1} {2} Odmiana {1} {2} Odmiana {1} {2} {1} Felka {1} Felka {1} Felka {2} Ibis 0,056 {2} Ibis 0,000 {2} Ibis 0,001 {3} Vineta 0,000 0,000 {3} Vineta 0,000 0,000 {3} Vineta 0,000 0,247 Frakcja Frakcja Frakcja {1} 40-50 mm {1} 40-50 mm {1} 40-50 mm {2} >60 mm 0,052 {2} >60 mm 0,051 {2} >60 mm 0,000 pogrubiono wartości istotne na poziome α=0,05 138
Wpływ okresu przechowywania... Tabela 4. Wyniki testu Duncana. Wpływ terminu przechowywania na ubytki masy, zawartość suchej masy oraz wartość energii akumulowanej przez bulwę Table 4. Results of Duncan s test. Impact of the time of storage on the losses of matter, the content of dry matter and the value of energy accumulated by a tuber Termin przechowywania Ubytki {1} {2} {3} {4} {5} {6} {1} X {2} XI 0,000 {3} XII 0,000 0,739 {4} I 0,000 0,002 0,004 {5} II 0,000 0,000 0,000 0,009 {6} III 0,000 0,000 0,000 0,000 0,086 {7} IV 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,008 Sucha masa {1} X {2} XI 0,107 {3} XII 0,667 0,208 {4} I 0,176 0,740 0,313 {5} II 0,033 0,555 0,078 0,389 {6} III 0,000 0,020 0,000 0,010 0,064 {7} IV 0,000 0,002 0,000 0,001 0,009 0,392 Energia {1} X {2} XI 0,643 {3} XII 0,407 0,672 {4} I 0,048 0,110 0,204 {5} II 0,000 0,000 0,000 0,000 {6} III 0,590 0,348 0,198 0,014 0,000 {7} IV 0,010 0,030 0,068 0,510 0,003 0,002 pogrubiono wartości istotne na poziomie α=0,05 Tabela 5. Współczynniki korelacji pomiędzy badanymi parametrami bulw oraz zależności regresyjne wartości energii od ubytków naturalnych i zawartości suchej masy Table 5. Coefficients of correlation between tested parameters of tubers and regressive dependences of the value of energy on natural losses and the content of dry matter Parametry Ubytki naturalne Sucha masa Równanie regresji Ubytki naturalne y = -15,7853 + 0,123 x; Sucha masa 0,325 y = 13,5886 + 0,0334 x; Energia 0,359 0,127 pogrubiono wartości istotne na poziomie α=0,05 139
Barbara Krzysztofik, Paweł Skonieczny Wnioski 1. Badane odmiany ziemniaka, wielkość frakcji wymiarowej bulw i terminy przechowywania wpływały istotnie na zawartość suchej masy oraz energię kumulowaną przez bulwę. Również interakcje pomiędzy czynnikami były istotne. Natomiast ubytki naturalne były istotnie zróżnicowane pomiędzy odmianami i długością okresu przechowywania. 2. Bulwy bardzo wczesnej odmiany Felka Bona podczas długotrwałego przechowywania traciły najwięcej masy, charakteryzowały się największym przyrostem suchej masy i największą energią kumulowaną przez bulwę. 3. Odmianą, dla której bulw odnotowano najmniejsze wahania parametrów podczas długotrwałego przechowywania była odmiana wczesna Mineta. 4. Bulwy frakcji wymiarowej 40-50 mm charakteryzowały się w porównaniu z frakcją powyżej 60 mm niższą zawartością suchej masy, wyższymi ubytkami i wyższą energią kumulowaną podczas uderzenia. 5. Przeprowadzona analiza korelacji wykazała zależności istotne pomiędzy energią kumulowaną a ubytkami i zawartością suchej masy. Bibliografia Adamicki F., Czerko Z. 2002. Przechowalnictwo warzyw i ziemniaka. PWRiL Poznań. ISBN 83-09-01766-9. Chourasia M. K., Saha R., De A., Sahoo P.K. 2004. Evaluation of storage loses in a commercial potatoe cold storage. Journal of Food Science and Technology 41. pp. 507-510. Chourasia M. K., Giswami T. K. 2006. Simulation of Transport Phenomena during Natural Convection Cooling of Bagged Potatoes in Cold Storage, Part I; Fluid Flow and Heat Transfer Biosystems Engineering, Volume 94. Issue 1 pp. 34-45. Marks N., Biel M., Krzysztofik B. 1981. Określenie wpływu wielkości i ciężaru bulw na kształtowanie się wytrzymałości mechanicznej bulw wybranych odmian ziemniaka. Roczniki Nauk Rolniczych t. C-75-1. s. 109-124. Sobol Z. 2005. Określenie strat ilościowych bulw ziemniaka., cz. II. Ubytki naturalne. Inżynieria Rolnicza. Nr 10(70). s. 349-359. Sobol Z., Baran D. 2007. Relacje pomiędzy przyrostem gęstości bulw a wybranymi właściwościami ziemniaka w okresie przechowywania. Inżynieria Rolnicza. Nr 9(97). s. 203-210. Sowa-Niedziałkowska G., Gruczek T. 2002. Wpływ sposobu zbioru ziemniaka na straty przechowalnicze. Ziemniak Polski 4. IHAR Oddział Jadwisin. s. 21-26. Sowa-Niedziałkowska G. 2003. Straty przechowalnicze i ich ograniczanie. Ziemniaki nowe wyzwania. Agro serwis, IHAR. Stowarzyszenie Polski Ziemniak. Warszawa. s. 73-77. Sowa-Niedziałkowska G. 2004. Charakterystyka trwałości przechowalniczej odmian ziemniaka w latach 1997-2002. Ziemniak Polski 3 IHAR. s. 7-11. Zgórska K., Frydecka-Mazurczyk A. 1997. Temperatura przechowywania ziemniaka w zależności od kierunku użytkowania. Ziemniak Polski 4. IHAR Jadwisin. s. 16-19. Zgórska K., Sowa-Niedziałkowska G. 2005. Wpływ czynników odmianowych na zmiany jakościowe w czasie długotrwałego przechowywania ziemniaków. Pam. Puławski 139. s. 221-231. IHAR 1999. Metodyka obserwacji, pomiarów i pobierania prób w agrotechnicznych doświadczeniach z ziemniakami. Oddział Jadwisin. s. 1-50. 140
Wpływ okresu przechowywania... IMPACT OF THE PERIOD OF STORAGE ON CHANGES OF PHYSICAL PROPERTIES OF POTATO TUBERS Abstract. The aim of the work was to determine the impact of different varieties of potato on quantity and quality characteristics of potato tubers during a long period of their storage. In the storage period 2008-2009 three varieties of potato, i.e. Felka, Ibis and Vineta, were tested and two dimensional fractions of tubers, i.e. 40-50 mm and above 60 mm, were used. The results showed that there were actual differences between varieties in terms of losses occurring during their long-term storage, the content of dry matter and the quantity of energy consumed during the rebound of the pendulum. The dimensional fraction of tubers and the length of the storage period affected significantly the content of dry matter and the quantity of energy consumed during the rebound of the pendulum. The energy accumulated in tubers as a result of the impact of the pendulum was actually correlated with the amount of natural losses and the content of dry matter. Key words: potato, losses, energy of rebound, storage losses Adres do korespondencji: Barbara Krzysztofik; e-mail: Barbara.Krzysztofik@ur.krakow.pl Instytut Eksploatacji Maszyn, Ergonomii i Procesów Produkcyjnych Uniwersytet Rolniczy w Krakowie ul. Balicka 116B 30-149 Kraków 141